32. связь геоморфологии и инженерной геологии Геоморфология тесно связана как с геологическими науками (четвертичной геологией, тектоникой, литологией, петрологией, инженерной геологией, гидрогеологией и др.), так и с физико-географическими (климатологией, гидрологией, океанологией, а также с почвоведением, геоботаникой и др.). Геоморфология использует данные геологических наук для установления зависимости рельефа от геологического строения и развития исследуемого участка земной коры, для изучения физической сущности процессов развития рельефа и его взаимодействия с твёрдой, жидкой и газовой оболочками Земли.Данные геоморфологии учитываются и используются при поисках и разведке различных (особенно россыпных) месторождений полезных ископаемых и их дальнейшей разработке, при изысканиях и проектировании промышленных, гражданских, гидроэнергетических и горнодобывающих сооружений, автомобильных и железных дорог, морских портов, при разработке мероприятий по хозяйственному освоению территории, её сельскохозяйственному использованию, по борьбе с почвенно-овражной эрозией и другими отрицательными геодинамическими процессами (оползни, отвалы, сели); специальные исследования проводятся при изучении сейсмичности и вековых колебаний земной коры. В результате геоморфологических исследований создаются общая и специальные геоморфологические карты, которые отражают происхождение и особенности развития рельефа, направленность процессов.
33. элементы и формы рельефа.Рельеф любого участка земной поверхности слагается из чередующихся между собой отдельных форм рельефа, каждая из которых состоит из элементов рельефа (например, долина реки состоит из поймы, террас первого, второго и т.д. порядков, коренных берегов; у отдельно стоящей горы выделяется подножие, склоны, вершина, которые между собой тесно связаны).По геометрическим признакам выделяются следующие элементы рельефа:- грани, или поверхности;- ребра – пересечение двух граней;- гранные углы – пересечение трех и более граней.В природной обстановке наиболее легко выделяются поверхности, ограничивающие ту или иную форму рельефа. Они имеют разные размеры и различно наклонены по отношению к горизонтальной плоскости (уровню моря).По величине наклона их делят на:- субгоризонтальные поверхности (с углами наклона до 2°);- склоны (углы наклона 2° и более).Ребра и особенно гранные углы сохраняют свою геометрическую четкость лишь при определенных условиях. Как правило, под воздействием ряда агентов (вода, ветер, вечная мерзлота) они теряют свою морфологическую выраженность и превращаются в округлые сглаженные поверхности. Следствием этого являются часто наблюдаемые переходы (перегибы склонов) как между гранями одной формы, так и смежными формами рельефа.Поверхности могут быть:- ровными - вогнутыми ил- выпуклыми.Формы рельефа могут быть:1. – замкнутыми (моренный холм, моренная западина, термокарстовая западина); - открытыми (овраг, балка, речная долина)2. – простыми (бархан, дюна – невелики по размерам, имеют правильные геометрические очертания, состоят из элементов рельефа);- сложными (это комбинации нескольких простых форм: барханные цепи, комплексные циркульные дюны);3. – положительными или- отрицательными. Выделение положительных и отрицательных форм рельефа не вызывает затруднений при сопоставлении соседних простых или относительно простых форм рельефа. Так, балки являются отрицательными формами по отношению к разделяющим их межбалочным пространствам. Это справедливо, например, как для Среднерусской возвышенности, так и расположенной к востоку от нее Окско-Донской равнины. Но если взять всю Среднерусскую возвышенность как форму рельефа (с балками, оврагами, долинами рек), то она будет выступать как положительная форма рельефа по отношению к Окско-Донской равнине.Понятие «положительные» и «отрицательные» формы рельефа еще более усложняется при переходе к сопоставлению форм рельефа более высокого таксономического ранга.4. Среди форм рельефа, сформированных экзогенными процессами, различают аккумулятивные (образовавшиеся за счет накопления материала), и денудационные (или выработанные) формы рельефа, сформировавшиеся за счет выноса материала (овраг, котловина выдувания).
34. основные типы Рельефа — это совокупность неровностей земной поверхности, слагающихся из разнообразных элементарных форм различного порядка.Различают крупные, структурные формы рельефа, образующие поверхность сравнительно обширных географических районов (горы, равнины, нагорья), и менее значительные по размерам элементарные формы неровностей, составляющие поверхность этих объектов рельефа.Сочетания однородных форм, сходных по своему облику, строению и величине и закономерно повторяющихся на определенной территории, образуют различные типы и разновидности рельефа.По возвышению над уровнем моря и степени расчлененности земной поверхности различают два основных типа рельефа — горный и равнинный. Их классификация по высоте над уровнем моря указана в табл. 8.Горный рельеф слагается главным образом из линейно вытянутых, простирающихся на большие расстояния горных цепей и хребтов с их отрогами, разделенных продольными долинами и другими межгорными понижениями. В местах их пересечения поднимаются горные узлы, которые, как и места ответвлений отрогов от главного хребта, обычно отличаются своей высотой и наибольшей труднодоступностью. Глубина расчленения достигает: в низких горах — до 500 м, в средних — до 1000 м, в высоких — более — 1000 м.Равнинный рельеф (равнины) характеризуется формами поверхности с малыми (в пределах 200 м) колебаниями высот. Чем выше над уровнем моря, тем сильнее может быть расчленена поверхность.По общему характеру поверхности различают равнины горизонтальные, наклонные, выпуклые и вогнутые.Холмистый рельеф является одной из разновидностей равнинного рельефа. По форме и строению неровностей различают также плоскоравнинный, волнистый, ступенчатый, овражно-балочный и другие разновидности равнинного рельефа.Все многообразие неровностей, из которых слагается рельеф земной поверхности, можно в основном свести к следующим пяти элементарным формам:1) Гора — значительное куполообразное или коническое возвышение с более или менее явно выраженным основанием — подошвой. Небольшая горка округлой или овальной формы с пологими (менее 30°) скатами и с относительной высотой не более 200 м называется холмом, а искусственный холм — курганом.2) Котловина — замкнутая чашеобразная впадина обычно с пологими скатами. В некоторых котловинах дно заболочено или занято озером.3) Хребет — линейно вытянутое возвышение, постепенно понижающееся к одному или обоим своим концам. Линия, соединяющая противоположные скаты хребта, называется водораздельной линией, или водоразделом. Ее часто называют также топографическим (географическим) гребнем, или просто гребнем.Горный хребет — цепь гор, простирающаяся в одном направлении. В продольном разрезе гребень горного хребта представляет собой волнообразную линию. Его выступающие части образуют вершины. В плановом начертании хребет обычно имеет весьма извилистый и ветвистый вид, который придают ему отходящие в стороны горные отроги и их более мелкие ответвления.Вытянутые возвышения с очень пологими скатами, незаметно переходящими в равнину, называются увалами.4) Лощина — вытянутое углубление, понижающееся в одном направлении; имеет скаты с четко выраженным верхним перегибом — бровкой. Линию по дну, к которой направлены скаты лощины, называют водосливом, или тальвегом; иногда она является ложем ручья. Лощины обычно хорошо задернованы, часто бывают заросшими кустарником или лесом; дно иногда заболочено.Большие и широкие лощины с пологими скатами и слабо наклонным дном называются долинами. В горной местности встречаются узкие и глубокие лощины с почти отвесными, обрывистыми скатами; они называются ущельями.В предгорьях и на возвышенных каменистых равнинах иногда встречаются узкие, глубоко прорезанные реками расщелины с почти отвесными или ступенчатыми щеками — это каньоны. Их глубина может достигать нескольких десятков, а иногда и сотен метров. Дно каньона обычно бывает целиком занято руслом реки5) Седловина — понижение на гребне хребта между двумя смежными вершинами; к ней с двух противоположных направлений, поперечных к хребту, подходят своими верховьями лощины. В горах дороги и тропы через хребты проходят по седловинам, которые называются перевалами.
35. Общие сведения о инженерной гидрогеологии ИНЖЕНЕРНАЯ ГИДРОГЕОЛОГИЯсоставная часть гидрогеологии — науки о подземных водах. В инженерной гидрогеологии подземные воды рассматриваются в связи со строительством и эксплуатацией различных инженерных сооружений и хозяйственной деятельностью человека.Основная задача инженерной гидрогеологии — изучение современного состояния подземных вод и прогноз тех изменений в них, к-рые могут произойти под влиянием стр-ва и эксплуатации сооружений и хозяйственной деятельности человека. Подземные воды в одних случаях рассматриваются с точки зрения их использования для водоснабжения, орошения и обводнения территорий, в других случаях — являются отрицательным фактором, усложняющим и удорожающим строительство. К отрицательным явлениям, обусловливаемым наличием подземных вод, относятся, напр., подтопление и заболачивание ценных земель на береговых участках водохранилищ и каналов, на площадках пром. и гражданского стр-ва, приток подземных вод и обводнение строит, котлованов, шахт, карьеров и т. д.В инженерной гидрогеологии разрешаются след. осн. задачи. В водоснабжении — оценка эксплуатац. запасов (ресурсов) подземных вод, выбор типа и схемы водозаборных сооружений, расчет их производительности и понижения уровня на проектируемый период эксплуатации. В гидротехническом стр-ве — оценка условий фильтрации в нижний бьеф через основание и в обход сооружений, оценка устойчивости дна и берегов в связи с фильтрацией, прогноз подпора подземных вод и фильтрации в берегах водохранилищ и каналов на участках, удаленных от сооружений, освещение условий сооружения защитных дренажей и их расчет, оценка возможного притока подземных вод в строит, котлованы и расчет ограждающих водопонизительных устройств (скважин, иглофильтров). В горных работах (шахтная и открытая карьерная разработка полезных ископаемых) — оценка возможного притока подземных вод и расчет водопо- низительных устройств (скважин, шахт, штолен и т. д.), характеристика условий устойчивости горных пород в связи с воздействием подземных вод. В пром. и гражданском стр-ве — определение притока подземных вод в строит, котлованы, прогноз подъема уровня подземных вод и изучение возможности подтопления территорий, характеристика условий стр-ва дренажных сооружений и их расчет. В осушении — оценка условий осушения, гидрогеология, обоснование системы дренажей и их расчет (прогноз уровня подземных вод и расхода дренажей). Геологическая и гидрогеологическая съемка — для изучения общего геологич. строения осваиваемой территории, типов и условий залегания подземных вод, их качества ит. д. Разведочные работы — бурение и проходка шурфов, штолен. С помощью разведочных работ детально характеризуются условия залегания лодземных вод, строение и состав водовмещающих и контактирующих с ними пластов горных пород на участке проектируемых сооружений, а также на прилегающих территориях; в процессе разведки отбираются пробы подземных вод и пород для более подробного лабораторного их изучения. Полевые опытно- фильтрационные работы — опытные откачки из скважин, нагнетания и налив воды в скважины и шурфы и опыты по определению естественных скоростей течения подземных вод. По результатам опытно-фильтрационных работ определяется водопроницаемость пород, характеризуемая коэфф. фильтрации и проводимостью, т. е. произведением коэфф. фильтрации на мощность пласта, а также способность пластов отдавать воду или насыщаться водой, выражаемая коэфф. водоотдачи и недостатка насыщения и коэфф. пьезопроводности (в водоносных пластах со свободной поверхностью — коэфф. уровнепроводности).
36.Происхождение подземных вод.Подземные воды образуются разными способами.Просачивание, или инфильтрация, атмосферных осадков и поверхностных вод. Вода проникает в горные породы, доходит до водоупорного слоя и накапливается там. Просачивание воды в одних областях идет энергично, в других медленно. В одних областях вода просачивается очень глубоко, в других не проходит глубже почвенного слоя или первого водоупорного горизонта. Просачивание воды в землю облегчается процессами выветривания.Количество воды, просачивающейся в недра, зависит от количества атмосферных осадков, от того, как и когда эти осадки выпадают — равномерно или ливнями, летом или зимой, а также от уровня воды в реках и озерах. На степень инфильтрации влияет рельеф местности, состав покрывающих пород и степень обнаженности коренных пород, их литологический состав, структура и текстура, а также и тектоническое строение района. Часто на интенсивность инфильтрации влияет растительный покров и деятельность человека. В большинстве районов инфильтрационный способ образования подземной воды является самым распространенным.Конденсация водяных паров в почве. Как показал А. Ф. Лебедев, упругость водяных паров в теплое время года в атмосфере больше, чем в почве и в горных породах. Поэтому пары воды непрерывно поступают из атмосферы в почву и опускаются до слоя постоянной температуры, т. е. примерно до глубины 20 м (в среднем). Там движение паров прекращается, так как глубже температура повышается и упругость пара увеличивается. Это вызывает движение водяных паров снизу вверх — к слою постоянной температуры, в котором, следовательно, сталкиваются два потока водяных паров. Пары обоих потоков конденсируются, образуя подземную воду. Подземная вода конденсационным путем образуется только летом и отчасти весной и осенью, а зимой совсем не образуется. А. Ф. Лебедев подсчитал, что в районе Одессы конденсационным путем образуется примерно 15—20% воды от общего количества выпадающих там осадков. В пустынях, полупустынях и сухих степях «подземная роса» (вода конденсационного происхождения) в знойное время является единственной влагой для растительности. Значительное количество подземной воды за счет конденсации образуется в горных районах Сибири. Не имея большого значения в общем балансе подземной воды, конденсационная вода вследствие легкой подвижности играет существенную роль в геологических процессах.Конденсационная и инфильтрационная воды называются метеорными или вадозными (от лат. vadere — идти, двигаться), так как они образуются из влаги атмосферы и участвуют в общем круговороте.Накопление воды в осадках на дне морей и озер. В ходе геологического развития водоемы исчезают, а вода, заполняющая поры в донных осадках, сохраняется в течение очень длительного времени, постепенно изменяясь под влиянием притока метеорных вод. Предполагается, что образование подземных вод связано также с магматическими процессами, хотя выделение водяных паров из магмы подтверждается лишь косвенно образованием облаков и ливней при извержениях вулканов, однако вода могла захватываться магмой при движении от очагов к поверхности. Вопрос о существовании этих вод, называемых ювенильными (от лат. Juvenal’s — девственный), остается дискуссионным. В природных условиях воды, образованные различными способами, обычно смешиваются.
37. Физические и химические свойства. При оценке свойств подземных вод исследуют вкус, запах, цвет, прозрачность температуру, и другие физические свойства подземной воды, которые характеризуют так называемые органолептические свойства воды (определяемые при помощи органов чувств).Температура подземных вод колеблется в широких пределах в зависимости от глубины залегания водоносных слоев, особенностей геологического строения, климатических условий и т.д. Различают воды холодные, теплые (субтермальные), термальные, перегретые. На участках водозаборов чаще всего температура воды 7…11°С. Химически чистая вода бесцветная. Прозрачность зависит от цвета и наличии мути. Вкус связан с составом растворённых веществ: соленый – от хлористого натрия, горький – от сульфата магния и т.д.Запах зависит от наличия газов биохимического происхождения.Химический состав определяется содержанием растворённых соединений газов, солей и органических соединений.Растворенные в воде газы придают ей определенный вкус и свойства. Количество и тип газов обуславливает степень пригодности воды для питьевых и технических целей. Подземные воды у поверхности земли нередко бывают загрязнены органическими примесями.
38. факторы, влияющие на режим грунтовых вод. Режим грунтовых вод. Зеркало грунтовых вод, количество и качество их изменяются во времени. Это тесно связано с меняющимся количеством инфильтрующихся атмосферных осадков. В многоводные годы при большом количестве атмосферных осадков (включая и снеговой покров) уровень грунтовых вод повышается, а в маловодные годы понижается. При таких колебаниях некоторые слои пород то заполняются водой, то осушаются. В результате периодически появляется зона переменного насыщения, находящаяся над зоной постоянного насыщения (см. рис. 7.4). Вместе с колебанием уровня грунтовых вод изменяется дебит (франц. "дебит" - расход) источников, а иногда и химический состав. В режиме грунтовых вод определенное значение имеет также их взаимодействие с поверхностными водотоками и другими водоемами. Направленность процессов взаимодействия во всех случаях определяется соотношением уровней подземных и поверхностных вод, что связано с рядом факторов, среди которых важнейшее значение имеют климатические условия. В районах с влажным и умеренным климатом реки, как правило, дренируют подземные воды, уровень которых имеет наклон к реке, но во время половодья и паводков происходит отток воды из реки и повышение уровня грунтовых вод. В этом случае реки выступают в качестве временного дополнительного источника питания подземных вод, в результате происходит сокращение или полное прекращение разгрузки грунтовых вод в бортах долины реки. После спада паводка уровень грунтовых вод, стремясь к равновесию, постепенно снижается и приобретает свой обычный уклон к реке. В районах с аридным климатом, где количество атмосферных осадков очень мало, уровень грунтовых вод нередко понижается от реки. В этих условиях происходит инфильтрация воды из рек, пополняющая подземные воды. Такая инфильтрация имеет место из рек Амударьи и Сырдарьи при пересечении ими степных районов. В аридных областях могут формироваться линзы пресных вод под такырами и вблизи каналов.При изучении режима грунтовых вод важно знать: 1) высотное положение их уровня и уменьшение его во времени и по площади; 2) дебит источников; 3) количество выпадающих атмосферных осадков; 4) изменение уровня воды в поверхностных водоемах и реках, с которыми связаны грунтовые воды. Изучение этих вопросов и систематические замеры уровня грунтовой воды в колодцах и специальных буровых скважинах производятся на многочисленных режимных гидрогеологических станциях. По результатам этих замеров, соответствующих определенному времени, строятся карты гидроизогипс (греч. "изос" - равный, "гипсос" - высота), на которых отражаются линии, соединяющие точки с одинаковыми абсолютными отметками уровня грунтовых вод. По карте гидроизогипс можно определить направление грунтового потока, глубину и характер залегания уровня грунтовых вод и зависимость его уклона от водопроницаемости отложений и мощности водоносного горизонта. Как видно из данных рис. 7.6, А, при пересечении хорошо водопроницаемых галечников уровень грунтовых вод выполаживается, что отражено и на карте гидроизогипс (Б). Изучение режима грунтовых вод имеет большое значение при решении ряда важнейших народнохозяйственных задач. К ним относятся питьевое и промышленное водоснабжение, мелиорация земель, строительство гидростанций и других крупных промышленных сооружений. Во всех случаях необходим точный прогноз возможных изменений режима грунтовых вод во времени и по площади. Межпластовые ненапорные воды. Эти безнапорные воды располагаются в водопроницаемых породах, которые сверху и снизу ограничены водонепроницаемыми пластами. Обычно они встречаются на приподнятых междуречных массивах в условиях расчлененного рельефа (местной гидрографической сети) и выходят в виде нисходящих источников в береговых склонах оврагов, рек и других поверхностных водоемов.
39. режим подземных вод. Многие качественные и количественные показатели параметров подземных вод (уровня, напора, расходов, химического и газового составов, температуры и др.) подвергаются кратковременным, многолетним и вековым изменениям, которые определяют режим подземных вод. Последний отражает процесс формирования подземных вод во времени и на различных территориях под влиянием естественных (климатических, гидрологических, геологических, гидрогеологических) и техногенных факторов. Наибольшие колебания показателей режима происходят при неглубоком залегании подземных вод. Закономерности распространения подземных вод зависят от многих геологических и физико-географических особенностей территории. В пределах платформ и краевых прогибов развиты артезианские бассейны и склоны (на территории CCCP, например, Западносибирский артезианский бассейн, Московский артезианский бассейн, Прибалтийский артезианский бассейн). На платформах в районах поднятий докембрийского кристаллического фундамента (Украинский щит, Анабарский массив и др.) и в горноскладчатых областях развиты подземные воды трещинного типа. Своеобразные гидрогеологические условия, определяющие характер циркуляции и состав подземных вод, создаются в областях развития многолетнемёрзлых горных пород, где формируются надмерзлотные, межмерзлотные и подмерзлотные воды. Подземные воды являются полезным ископаемым, запасы которого в отличие от других видов полезных ископаемых возобновимы в процессе эксплуатации. Площади водоносных горизонтов и их комплексов, в пределах которых имеются условия для отбора подземных вод определённого состава, отвечающего установленным кондициям, в количестве, достаточном для экономически целесообразного их использования, называется месторождениями подземных вод. По характеру использования подземные воды в CCCP подразделяются на 4 вида: питьевые и технические, применяемые для хозяйственно-питьевого и производственно-технического водоснабжения, орошения земель и обводнения пастбищ; лечебные минеральные воды, используемые в бальнеологических целях и в качестве столовых напитков; теплоэнергетические (включая пароводяные смеси) — для теплоснабжения промышленных, сельскохозяйственных и гражданских объектов, а в отдельных случаях — и для выработки электроэнергии (см. Геотермальные ресурсы); промышленные воды — для извлечения из них ценных компонентов. В ряде случаев подземные воды одновременно являются минеральными и теплоэнергетическими, промышленными и теплоэнергетическими, в связи с чем они рассматриваются как комплексное полезное ископаемое. Месторождения пресных и солоноватых вод, используемых для хозяйственно-питьевого водоснабжения и орошения, подразделяются на основные типы: месторождения речных долин, артезианских бассейнов, конусов выноса предгорных шлейфов и межгорных впадин, ограниченных по площади структур или массивов трещинных и трещинно-карстовых пород, тектонических нарушений, песчаных массивов пустынь и полупустынь, надморенных и межморенных водоледниковых отложений, областей развития многолетнемёрзлых пород. При оценке возможности использования подземных вод производится подсчёт эксплуатационных запасов подземных вод. Эти данные используются при разработке схем развития народного хозяйства, составлении годовых, пятилетних и долгосрочных государственных планов экономического и социального развития CCCP, планировании геологоразведочных работ, а по месторождениям — для проектирования водозаборных сооружений и предприятий, добывающих и использующих подземные воды. Различают также прогнозные ресурсы подземных вод, наличие которых предполагается на основе общих гидрогеологических представлений, теоретических предпосылок, результатов геологического и гидрогеологического картирования, геофизических, гидрохимических, гидрологических и воднобалансовых исследований. Они оцениваются в границах артезианских бассейнов, гидрогеологических массивов и районов и отражают их потенциальные эксплуатационные возможности.
40. общие сведения о движении подземных вод.Подземные воды находятся в постоянном движении. Существует раздел гидрогеологии, изучающий закономерности движения подземных вод, который называется "Динамика подземных вод".Законы движения подземных вод используются при гидрогеологичеких инженерных расчетах водозаборов, дренажей, определении притоков воды к строительным котлованам.Подземные воды передвигаются в основном путем инфильтрации и фильтрации.Под инфильтрацией понимают движение воды при частичном заполнении пор воздухом либо водяными парами.При фильтрации движение воды происходит при полном заполнении пор(трещин) водой. Масса этой движущей воды создает фильтрационный поток.Фильтрационные потоки различают по характеру движения (установившийся и неустановившийся), гидравлическому состоянию (безнапорные, напорные и напорно-безнапорные). Движение потоков в основном ламинарное (параллельным), в крупных трещинах и пустотах может быть турбулентным (завихряющемся). В плане фильтрационные потоки можно рассматривать как плоские и радиальные (сходящиеся (например к колодцу) и расходящиеся).Основной закон фильтрации подземных вод - Закон фильтрации ДарсиДвижение подземных вод происходит при наличии разности гидравлических уровней (напоров). Воды двигаются от мест с высокими уровнями к местам с низкими уровнями. Отношение разности напоров к длине пути фильтрации называется гидравлическим (напорным) градиентом. Чем градиент выше, тем больше скорость движения.I = ΔH/l,где ΔG = H1-H2 - разность напоров (H);l - длина пути фильтрации.Фильтрация в полностью водонасыщенных водах при ламинарном (параллельном, спокойном, без завихрений) движении воды подчиняется закону Дарси.Q = КфFI,где Q - расход воды (кол-во фильтрующей воды через поперечное сечение F в единицу времени);Кф - коэффициент фильтрации;F - площадь поперечного сечения потока воды (водоносного пласта);I - Гидравлический градиент.Введем понятие скорость фильтрации (v) - отношение расхода воды к площади поперечного сечения потока (v = Q/F). Таким образом сформулировать закон Дарси можно как "Скорость фильтрации пропорциональна напорному градиенту"v = КфIКоэффициент фильтрации можно таким образом можно выразить как скорость фильтрации при напорном градиенте равном единице.Скорость фильтрации воды по представленной выше формуле не отвечает действительной скорости движения воды в породе. Это связано с тем что вода двигается не по всему сечению, а только через его часть, равную площади пор и трещин породы. Действительную скорость движения воды (vд) определить можно как vд = v/n,где n - пористость породы, выраженная в долях единицы.Коэффициент фильтрации определяется в основном геометрией пор, а также свойствами самой воды и пр.
41. Методы расчета притока вод к водозаборным сооружениямСреди водозаборных сооружений мы будем рассматривать такие горные выработки, как дрены (канавы) и скважины. В гидрогеологии горные выработки разделяют на совершенные и несовершенныеГидродинамически совершенной называется горная выработка, вскрывающая водоносный горизонт от кровли до подошвы.Приток воды к ней происходит по всей поверхности соприкосновения стенок выработки с водоносным горизонтом. Если же выработка не доходит до водоупора, она называется несовершенной по степени вскрытия водоносного горизонта.Зачастую выработки закрепляются от обрушения, цементируются скважины оборудуются обсадными трубами, фильтрами и т. п. Естественно, что приток воды в такие выработки затруднен и их называют несовершенными по характеру вскрытия водоносного горизонта.Основные уравнения притока воды к водозаборам (скважинам и дренам) будем выводить при условии совершенства выработок.Представим себе плоский поток грунтовых вод. Гидравлический градиент I в данном случае равенгде х — расстояние между сечениями h1 и h2Если мы будем сближать сечения h1 и h2 так, чтобы расстояние между ними стало равно нулю, то получим уклон (гидравлический градиент) в точке а, который равен тангенсу угла наклона зеркала грунтовых вод или первой производнойПодставив полученное выражение гидравлического уклона в выражение закона Дарси (21), получим для безнапорных воддля напорных водгде H —напор, отсчитываемый от подошвы водоносного пласта до его пьезометрического уровня.
42. Методы борьбы с грунтовыми водами.Искусственное понижение уровня подземных вод для осушения водоносных пластов широко применяют в период строительства и эксплуатации водопроводно-канализационных сооружений. Необходимость в защите от подземных вод возникает при откапывании котлованов в водонасыщенных грунтах, ликвидации аварий на действующих коллекторах, а так же при подтоплении уже застроенной территории.При выборе рационального способа водопонижения учитывают не только характер возводимого или уже построенного сооружения, размер осушаемой зоны, но и конкретное геологические и гидрогеологические условия.Временное понижение уровня подземных вод (на период строительства) называют строительным водопонижением, длительное водопонижение (несколько лёт и более) -дренажем. Различают естественный и искусственный дренаж. Осушение местности при естественном дренаже происходит путем естественного стока подземных вод в понижениях (долины, реки, впадины). При искусственном дренаже уровень подземных вод понижается путем сбора и отвода воды специально построенными дренами.Дрены, или каналы-осушители, не только собирают воду, но и транспортируют ее в сторону от дренирующей площади, т. е. от той, где обеспечено понижение уровня подземных вод. Водопонижающие дрены могут быть совершенными и несовершенными. В первом случае они прорезают весь водоносный пласт, во втором - до водоупора не доходят. В зависимости от конструкций водоприемных устройств и характера расположения их в толще грунтов различают горизонтальный, вертикальный и комбинированный дренажи.Горизонтальный дренаж обеспечивает понижение уровня отвода воды с помощью канав (траншей), подземных галерей и других горизонтальных дрен. Отток воды при горизонтальном расположении дрен происходит самотеком. Для этого дренам придают необходимый уклон. Глубина заложения горизонтальных дрен обычно не более 6 метров. Дренажные воды сбрасываются в открытые водные притоки или сеть ливневой канализации. Горизонтальный дренаж может быть открытым (осушительные каналы) и закрытым (трубчатые дрены в траншее). К разновидности горизонтального дренажа могут быть отнесены и лучевые водозаборы с горизонтальными лучами-дренами, которые применяют на крупных водопонижающих системах в условиях водообильного водоносного горизонта.Вертикальный дренаж обеспечивает понижение уровня подземных вод откачкой насосами или сбросом воды в нижележащие водопроницаемые породы. Вертикальный дренаж осуществляют с помощью водопонижающих скважин, иглофильтровых установок, поглощающих скважин и открытого водоотлива. Общей их чертой является вертикальное расположение водоприемных устройств.Осушение глинистых грунтов основано на электроосмотическом явлении. Под действием электротока вода вместе с положительно заряженными ионами перемещается от металлического штыря — анода к иглофильтру — катоду и затем откачивается. Поглощающие скважины устраивают для понижения уровня путем сброса воды верхних водоносных горизонтов в нижние. Принимающий пласт должен иметь уровни ниже подошвы осушаемого пласта и быть достаточно водообильным.водопонижающих установок и дренажей в зависимости от их расположения по отношению зданий и сооружений подразделяют на линейные, кольцевые (контурные) и площадные системы. Линейные системы водопонижающих установок используют для защиты вытянутых в плане выемок типа траншей. Кольцевые системы применяют при значительных размерах осушаемой зоны. Площадные системы применяют для понижения уровня подземных вод в пределах всего осушаемого участка.
Дата добавления: 2015-11-04; просмотров: 23 | Нарушение авторских прав
| <== предыдущая лекция | | | следующая лекция ==> |